JP2013508198A - 接着強度を強化したエラストマー部材、特に車両タイヤ用修復パッチ - Google Patents

Abstract

本発明はエラストマー部材、特に車両タイヤ用の修復パッチに関するものであって、修復パッチがカバー層１０と、エラストマー部材４０の壁８０を連接するための連接層３０と、連接層３０とカバー層１０の間に配置された少なくとも１個の中間層２０を有する。連接層３０はエラストマー部材４０との硫化前に修復パッチとエラストマー部材４０間の連接が修復パッチの少なくともその自重で伝達する初期接着力を有し、連接層３０はエラストマー部材４０との硫化後に少なくとも５Ｎ／ｍｍの剥離値を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明はエラストマー部材用であって特に車両タイヤ用の修復パッチ、及び追加の接着剤を使用することなく修復パッチの加硫前に強化した初期接着力を有する修復パッチでエラストマー部材を修復する方法に関する。更に、修復パッチのエラストマー部材への連接は加硫後に増強される。

車両タイヤの損傷を修復する際、ホイールのトレッド領域における小さなステッチの損傷の場合は所謂複合修復ボディが使用されるが、一方で所謂コーン形成して損傷個所を下処理した後のホイールのトレッド領域又は側壁における大きな損傷の場合は生ゴムで満たされ、そして損傷領域で遮断された補強キャリヤは対応する補強キャリヤを含む修復パッチにより架橋される。補強キャリヤ内での力の流れが車両タイヤ及び修復パッチから中間ゴム層へ伝達されなければならないので、連接層の製造において、特に車両タイヤと修復パッチの間に安全かつ恒久的に連接する高い必要性が生ずる。

車両タイヤにおける既知の修復パッチの設置方法では、２個の部材が修復パッチと車両タイヤの恒久的な連接を保証するために必要とされ、即ちそれらは所謂修復パッチの連接層と接着剤である。

通常、連接層は素練りされた天然ゴムと樹脂からなり、促進剤を含まない。

接着剤は溶媒に溶解された天然ゴム、樹脂及び促進剤からなり、かかる促進剤は反応、特に加硫、するのに必要であって促進剤が無い場合、連接の加硫が生じない。

車両タイヤの既知の修復方法においては、修復パッチが高構造（ｈｉｇｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を伴う活性表面を作るために適用される前に、修復個所は清潔にされ粗面化される。次の工程において接着剤は修復個所に適用される。次に、接着剤の溶媒は蒸発しなくてはならない。その後、修復パッチは修復個所に接触せしめられ、圧接せしめられる。選択された方法によっては、加硫が室温で圧力のなしで即ち適当な装置（例えばオートクレーブ内又は加熱プレス）を使用することによる圧力及び温度の影響下で行うことが出来る。これらの方法の欠点は溶媒が揮発するのに時間を要することである。

更に、既知の接着剤は有機溶剤に基づくため、それらは基本的に環境及び使用者へ危険であるとされ、これらの溶剤のいくつかは多くの国でゴムからなる物を修理するためにはもはや使用できない。更に、溶剤の揮発は修復パッチの接着性が強く揮発の程度に依存するので要求が厳しい。接着剤が乾燥しすぎた場合には十分な接着力が達成されない（乾きすぎ）。反対に、乾燥或いは揮発時間が短い場合には修復個所に多量の溶剤が残留され、修復パッチの接着性が保証されない。加硫温度以下の場合は特に、修復個所内に残留した溶剤が気泡の形成を引き起こすためである。引火性の溶剤が使用される際には、出火しないようにするための対応する方法、例えば吸引又は換気による方法、を取らなければならない。

本発明の目的は、エラストマー部材を伴う加硫前に修復パッチを固定するための十分な高強度の初期接着力が接着剤の使用をすることなく達成される一方、他方で加硫後の連接強度が少なくとも従来の方法の値以上である修復パッチを提供することである。更に、修復パッチはこの十分な高強度の初期接着力を損なうことなく長期の保存期間を有すことを意図されている。

この目的は請求項１の特徴と同様に請求項１４の方法による発明に従って達成される。本発明の有利な設計及び好適実施形態は従属項に記載されている。

しばしば同等に用いられる、“自動接着”、“接着性”、“自己接着”或いは“初期接着力”という語は、表面の剥離に対向して接触しながら強固な連接を形成するために同じ原料からなる２個の表面の性能を指す。この特性の定量的特性評価のため、剥離に要する力が提示され、剥離状態は破壊力学の知識及び使用定義基準（ｕｓｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｒｉｔｅｒｉａ）より決められている。

しかしながら、下記“初期接着力”の用語は同一原料からなる２個の表面の連接に限定されるだけでなく、異なる原料からなる連接をも網羅する。

初期接着力が小さすぎる場合、修復パッチが車両タイヤに取り付けられた後に加硫工程の完了まで所望の設置位置を維持する保証はなく、それ故にタイヤの内側壁と修復パッチの連接層との結合は共に保証されない。しかし初期接着力が強すぎる場合、これは望ましくない空洞域の発生を促進し、それにより低品質な車両タイヤと連接層の低品位な融着が続く加硫工程にて生じうる。

従って、初期接着力は修復パッチが配設される際に全表面、つまりチューブレスタイヤ内での内側ライナ及びチューブタイプタイヤ内でのゴム化されたカーカス、に渡って一様な結合が保証されるように適合されるべきである。

本発明によると、エラストマー部材、特に車両タイヤ用の修復パッチであって、修復パッチはカバー層と、エラストマー部材の壁を連接するための連接層と、連接層とカバー層の間に配置された少なくとも１個の中間層と、を有する。連接層はエラストマー部材との加硫前に修復パッチとエラストマー部材間の連接が修復パッチの少なくともその自重で伝達する初期接着力を有し、連接層はエラストマー部材との加硫後に少なくとも５Ｎ／ｍｍの剥離値を有する。

剥離力用の規定された値は（試験片である）ブチルゴムベースの基準材料に関する。異なる製品のトラックタイヤとの比較試験において剥離値は基準材料と比較して銘柄により１から３倍高い値が得られる。

修復パッチである本発明の構成は、接着剤の塗布が除外され、それ故に溶媒蒸気は換気により放出せしめられない、という利点を示す。従って換気時間はもはや不要であるから、修復工程（ｃｏｕｒｓｅ）が加速される。更に、上述した防火及び溶媒蒸発の吸引が除かれる。

本発明の修復パッチの他の利点は初期の接着力を得るための接着剤を使用しないことである。このことは連接層の加硫前に修復パッチと壁との連接を実現する。またこの工程は修復個所で修復パッチをエラストマー部材に固定する。
従って初期の接着により、特にオートクレーブ中で車両タイヤの加硫に使用するために、エラストマー部材に適用した後、本発明の修復パッチは連接層の加硫またはオートクレーブまでの搬送の間および後の車両タイヤの配向の際も所望設置位置を維持することが出来る。

更に、本修復パッチは設置時の必要初期接着力を生じ、又は有するのでその取扱い及び保存期間が改良されるという利点を示す。

初期接着力に関する剥離値を測定するための試験手順はＤＩＮ ＥＮ ２８５１０又はＩＳＯ ８５１０に基づく手順であるのが好ましい。剥離値を測定する前に、まず修復パッチは予熱温度に加熱又は室温で使用されてよく、前記パッチは然る後にエラストマー部材或いは構成試験片（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｔｅｓｔ ｐｉｅｃｅ）に適用される。続いて、試験片を室温で安置して１時間後、ＤＩＮ ＥＮ ２８５１０又はＩＳＯ ８５１０に基づく手順がなされる。

好適には、エラストマー部材への加硫前の本修復パッチにおける連接層の初期接着力は少なくとも０．８Ｎ／ｍｍであってよい。

所謂高温剥離値において特に（この目的を達成するため、試験片は試験前に９０℃に加熱せしめられる）、本修復パッチは従来の修復パッチ、即ち接着剤の使用により固定されたものよりも高い値を示す。本態様を用いる理由（ｏｎｅ ｃａｕｓｅ）はとりわけ、接着層が存在しないことでより良い連接がエラストマー部材と修復パッチの連接層との間で達成されるということである。接着剤に含まれた固体、特に初期接着力のために追加された樹脂は樹脂に由来する軟化する性質により高温では特に剥離値の低下を引き起こすように思われる。

更に、修復パッチにおける連接層の初期接着力は、少なくとも室温であって且つ連接層の加硫温度より低い予熱温度の選択を介してエラストマー部材へ加硫前に適合される。

好適には、修復パッチにおける連接層は少なくとも１Ｎ／ｍｍの剥離値が加硫前に最初の温度幅において達成されるように適合されてよい。好適には、最初の温度幅の最高温度は連接層の加硫温度よりも低い。

修復パッチの好適な変形例において、連接層は最初の温度幅が実質的に６０℃と７０℃の間であり、且つ連接層の加硫温度以下であって、剥離値または初期接着力が急激に上昇する温度幅に形成されてよい。最初の温度幅は例えば最高温度と最低温度の差が実質的に１０Ｋであってよい。更に、所定の温度幅は最高温度と最低温度の差が実質的に５Ｋであってもよい。

更に、修復パッチでは、連接層における剥離値が最初の温度幅の温度よりも高い温度で実質的に一定に維持或いは増加するように形成されてもよい。

更に、本修復パッチにおいて、連接層は素練り状の天然ゴムを２０から７０％含んでもよい。更に、連接層は液体ポリイソプレンゴムを２から１０％含んでもよい。更に、連接層は樹脂、好適にはコレジン樹脂、を１から１０％含んでもよい。これら３要素の組み合わせは温度依存するとみなされる初期接着力に特に有効であることが判明した。

好適には、修復パッチにおいて、連接層における素練り状の天然ゴムの割合は３５から６０％であってよい。更に、連接層における液体ポリイソプレンゴムの割合は好適には５から７％であってよい。更に、連接層におけるコレジン樹脂の割合は好適には２から４％であってよい。混合要素は１００％となるように充填剤（例えばカーボンブラック、シリカ、チョーク）、反応中間剤（硫黄、遅延剤、促進剤、酸化亜鉛）、可塑剤、加工助剤（ステアリン酸）及び抗酸化物質から構成される。

更に、修復パッチにおいて、連接層は９０℃より高温でのみ反応する促進システムを含んでよい。

好適には、本修復パッチにおいて、連接層の促進システムはチアゾール促進剤又はスルフェンアミド、カルバミン酸塩、チウラムからなるグループからの促進剤を少なくとも０．５％、グアニジン或いは任意の他のアミン系グループの第二の促進剤を少なくとも０．２％含んでよい。促進剤は常温で反応が無く製品の保存期間がそれ故に保証されるよう選択せしめられる。チアゾール促進剤は９０℃の温度で設定される架橋結合を引き起こす。第二の促進剤は反応速度を上げ、それ故に架橋結合に要する時間を短くする。

修復パッチの好適変形例において、使用されるまで連接層を汚染から保護する少なくとも１個の剥離性保護フィルムが配設されてよい。

更に、修復パッチにおいて、中間層は構造様式で実質的に配置された複数個のフィラメント状のインサートを有していてよい。

更に、本発明は損傷した車両タイヤを修復するための修復パッチの使用を含む。

車両タイヤへの修復パッチを連接する方法はエラストマー部材を配設し、エラストマー部材、特に修復個所、に修復パッチに付着せしめる工程を含んでよい。更に、かかる方法はエラストマー部材上で修復パッチを加硫し、剥離値がエラストマー部材と修復パッチの連接層の加硫後に少なくとも５Ｎ／ｍｍとなる工程を含んでよい。

更に、かかる方法はエラストマー部材に修復パッチを付着せしめる前に、修復パッチを修復パッチの連接層の加硫温度より低い予熱温度に予熱する工程を含んでよい。

本発明の有利な設計及び更なる詳細について図面を参照し実施例を使用して以下で述べる。

本発明による車両タイヤ用の修復パッチの側面図。 予熱温度に依存する多様な修復パッチの剥離値を示すグラフ。 試験温度に依存する多様な修復パッチの剥離値を示すグラフ。 エラストマー部材の原料の修復パッチの剥離力の依存性を示すグラフ。 本発明の修復パッチの保存期間と剥離力の依存性を示すグラフ。

図１を参照すると、本発明による車両タイヤ用の修復パッチ１０が摸式的に図示されている。カバー層１０が修復パッチ１の上面に形成されており、それは修復前後において初期接着力を有さない。カバー層１０に隣接する中間層２０は複数個のフィラメント状のインサート７０を有して形成される。これらインサート７０は通常１個以上の層内で中間層２０の厚さ全域に渡って配設され、夫々の層はフィラメント状のインサートの構造配列を有している。中間層２０内の個別の層の配向性は互いに異なっていてよい。トレッド又は側壁領域での大きな損傷の場合は特に、これらのインサート７０が損傷領域で遮断される補強キャリヤを架橋するのに役立つ。

修復パッチ１の下面には連接層３０が形成されており、それは修復の間及び然る後に車両タイヤの壁８０と接する。更に、連接層３０は車両タイヤの加硫前後で天然ゴム塊５０と接する。

損傷した車両タイヤの修復のフレーム内で車両タイヤの損傷部分は粗面化され、かくして塵や泥が除去せしめられ、車両タイヤ内に含まれる部材の損傷していない層が暴露せしめられ、実質上円錐形状が車両タイヤ内の修復個所６０に形成される。従って、修復個所６０は連接層３０の加硫前に天然ゴム塊５０で満たされる。

次に、対応する結合温度に予熱された修復パッチ１は修復個所６０に適用され、寸法は修復個所６０が修復パッチ１により完全に覆われるように選定される。更に、修復パッチ１の寸法はタイヤの壁８０が安定して連接するため連接層３０によって十分覆われるように選定されるべきである。

修復パッチを圧接した後、修復個所及び修復パッチの加硫が適当な装置により又はオートクレーブ内で所定圧力及び温度下でおこなわれる。

ここで、車両タイヤの構造は車両タイヤの壁８０が内側ライナ９０により形成されたラジアルトラックタイヤのフランク領域（ｆｌａｎｋ ａｒｅａ）用に図示され、カーカス１００は後に隣接するインサートの形でコード１５０を有している。車両タイヤの側壁ゴム１１０はカーカス１００に隣接して位置せしめられている。

図２は接着剤を使用した関連技術による既知の修復パッチと接着剤を使用しない本修復パッチの予熱温度の依存性を計測した剥離値の比較を示している。

図２で示された剥離値２は夫々、ＤＩＮ ＥＮ ２８５１０及び／又はＩＳＯ ８５１０に基づいた標準化された試験手順に従って、１時間後及び室温に試験片を冷却した後に測定したものである。

修復パッチ（四角形の凡例で図示される）の本連接層は室温で既に所定の初期接着力及び、既知の修復パッチ（三角形の凡例で図示される）と比較して所定の剥離値を示し、修復パッチを設置場所へ固定する際の修復パッチの取り扱いはまだ影響を受けていない。

本連接層の修復パッチへの固定及び連接層の加硫前に加熱される際、計測される剥離値の急激な上昇が６０℃から７０℃の範囲で観測されるであろう。予熱温度が７０℃より高く選択された場合、７０℃での剥離値に対してわずかな増加が示される。

本工程において、本連接層はチューブタイプのタイヤ、即ち車両タイヤの内側ライナが主にブチルゴムから構成される場合とチューブタイプのタイヤ、即ちタイヤカーカス、の場合の両方で安全な接着を可能とする。

本連接層を有する修復パッチは高温加硫用に使用されるのが好適である。しかしながら原理上、実施例は連接層が熱により活性化せしめられ、加硫工程が室温で続いて実行されてよいことが理解されうる。

図３は試験温度による様々な修復パッチの剥離値のグラフを示す。この目的を達成するため、各修復パッチの剥離値を得るため様々な試験温度で既知の修復パッチと比較された。従って、本修復パッチの２０℃での剥離値が既知の修復パッチに対して４％増加し、かくして本修復パッチの改良された強度は実現された。修復パッチと試験片間の連接強度では９０℃の試験温度でより大きな増加が見られ、そこでの本修復パッチの剥離値は既知の修復パッチに対して１３％大きくなった。

図４は車両タイヤにおける、エラストマー部材の原料である修復パッチの剥離値の依存性のグラフを示す。図の棒は夫々、修復パッチが先行してオートクレーブ内で車両タイヤ或いは試験材料に加硫せしめられた後の、２０℃の試験温度における剥離値を示す。

試験材料を使用する際、即ちその試験片の設計は車両タイヤに対応するのではなく実質上長方形の平坦な試験片の場合、参照剥離値５．４Ｎ／ｍｍが計測された。本修復パッチが製品Ａ又は製品Ｂのタイヤに取り付けられる場合は対照的に、上述の如く夫々１４．６Ｎ／ｍｍ及び１６．７Ｎ／ｍｍの剥離値を生ずるであろう。それとは対照的に、製品Ｃの車両タイヤの連接の場合、剥離値は５．５Ｎ／ｍｍであった。

図５は本修復パッチの剥離値の保存期間への依存性のグラフを示す。例えば、室温に相当する試験温度では保存期間が長期化すると剥離値の減少が観測され、剥離値は実質的に２４カ月の間の参照剥離値に相当する。例えば、参照剥離値は図４の試験片に適用された連接する本修復パッチ上で室温に相当する試験温度にて保存期間無しで計測された剥離値から決定される。単に２４カ月の期間を超える保存期間の場合は、初期値の約３分の２へ剥離値の減少がこの例で見られる。

定性的等価工程は試験片が９０℃に予め加熱された時の剥離値で検討する際に見られ、本例における修復パッチの参照値は室温での試験温度に相当する値の約３分の１である。

示されたような実施態様は単なる実例として解釈され、限定するものではない。多くの実施形態が本特許請求の範囲を逸脱することなく構成されてよい。

１：修復パッチ
１０：カバー層
２０：中間層
３０：連接層
５０：天然ゴム塊
６０：修復個所
７０：インサート
８０：車両タイヤの壁
９０：内側ライナ
１００：カーカス
１１０：側壁ゴム
１５０：コード

Claims (15)

1. エラストマー部材、特に車両タイヤ用の修復パッチであって、
   −カバー層（１０）と、
   −該エラストマー部材（４０）の壁（８０）を連接するための連接層（３０）と、
   −該連接層（３０）と該カバー層（１０）の間に配置された少なくとも１個の中間層（２０）と、
   を有し、
   −該連接層（３０）は該エラストマー部材（４０）との加硫前に該修復パッチと該エラストマー部材（４０）間の連接が該修復パッチの少なくともその自重で伝達する初期接着力を有すること、
   −該連接層（３０）はエラストマー部材（４０）との加硫後に少なくとも５Ｎ／ｍｍの剥離値を有すること、
   を特徴とする修復パッチ。
2. 該連接層（３０）の該初期接着力は該エラストマー部材（４０）への加硫前で少なくとも１Ｎ／ｍｍであること、を特徴とする請求項１記載の該修復パッチ。
3. 該連接層（３０）の該初期接着力は、少なくとも室温であって且つ連接部材（３０）の該加硫温度より低い予熱温度の選定を介して該エラストマー部材（４０）との加硫前に調整せしめられること、を特徴とする請求項１又は２記載の該修復パッチ。
4. 該連接層（３０）は、少なくとも１Ｎ／ｍｍの剥離値が加硫前に最初の温度幅において達成せしめられるよう適用されること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の該修復パッチ。
5. 該連接層（３０）は、該最初の温度幅が実質的に６０℃から７０℃の間であって且つ該連接層（３０）の該加硫温度より低い温度で剥離値が急激に上昇するように形成されていること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の該修復パッチ。
6. 該連接層（３０）は、該剥離値は実質的に一定或いは該最初の温度幅である該温度より高くなると増加するように形成されていること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の該修復パッチ。
7. 該連接層（３０）は、素練り状の天然ゴム、液体ポリイソプレンゴム及び樹脂、好ましくはコレジン樹脂、を含むこと、を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の該修復パッチ。
8. 該連接層（３０）における素練り状の天然ゴムの該比率は少なくとも２０％であって、該連接層（３０）における液体ポリイソプレンゴムの該比率は少なくとも２％であって、該連接層（３０）におけるコレジン樹脂の比率は少なくとも１％であること、を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の該修復パッチ。
9. 該連接層（３０）は９０℃より高い時のみ反応する促進システムを含むこと、を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の該修復パッチ。
10. 該連接層の該促進システムは少なくとも０．５％のチアゾール促進剤と少なくとも０．２％のグアニジンのグループからの第二促進剤或いは他の任意のアミニック（ａｍｉｎｉｃ）促進剤を少なくとも０．２％を含むこと、を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の該修復パッチ。
11. 少なくとも１個の剥離性保護フィルムが連接層（３０）を使用されるまで泥の堆積から保護するため配設されていること、を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の該修復パッチ。
12. 該中間層（２０）は実施的に構造化された形式で配置された複数個のフィラメント状のインサート（７０）を有すること、を特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の該修復パッチ。
13. 損傷した車両タイヤを修理するために請求項１乃至１２のいずれかに記載の修復パッチを使用すること。
14. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の修復パッチを連接する方法であって
    −エラストマー部材（４０）を配設し、
    −該エラストマー部材（４０）、特に修復個所に該修復パッチを付着せしめ
    −該エラストマー部材（４０）上で該修復パッチを加硫し、該剥離値は該エラストマー部材（４０）と該修復パッチの該連接層（３０）の該加硫後に少なくとも５Ｎ／ｍｍとなる、
    工程を含むことを特徴とする方法。
15. −該エラストマー部材（４０）に該修復パッチを付着せしめる前に、該修復パッチを該修復パッチの該連接層（３０）の該加硫温度より低い予熱温度に予熱する、
    工程を含む請求項１４に記載の方法。

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